Метод расчета соэкструзии резиновых смесей и мультиплексных формующих головок

• Автор: Гуданов, Илья Сергеевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 184 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
СОВ РЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПУТИ ДАЛЬНЕЙШЕГО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АГРЕГИРОВАННЫХ ПРОФИЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ

1.1 Номенклатура комбинированных изделий, выпускаемых на дублировочном оборудовании

1.2 Современное состояние процессов и оборудования производства агрегированных профильных изделий из резиновых смесей

1.2.1 Изготовление комбинированных изделий дублировочным каландрованием

1.2.2 Изготовление комбинированных изделий послойно

сим плексной экструзией

1.2.3 Изготовление комбинированных изделий мультиплексной экструзией

1.3 Существующие конструкции мультиплексных формующих головок к червячным агрегатам

1.4 Основные вопросы обеспечения качества агрегированных профильных изделий при соэкструзии.
1.4.1 Анализ факторов, определяющих качество экструдируемых заготовок.
1.4.2 Способы устранения нестабильности граничной поверхности слоев
1.4.3 Способы выравнивания скорости потока материалов на выходе
из каналов головки.
1.4.4 Существующие способы повышения качества профилирования агрегированных изделий и интенсивности процесса соэкструзии.
1.5 Теоретические основы расчта и проектирования мультиплексных формующих головок к червячным агрегатам.
1.5.1 Реологические модели, используемые при описании, экструзионных течений резиновых смесей
1. Основные способы расчта мультиплексных формующих
головок к червячным агрегатам .4
1.6 Численное моделирование процесса соэкструзии .2
1.6.1 Программные средства для проведения расчтов.
1.6.2 Выбор численного метода для решения задач гидродинамики 1.6.3 Основные этапы численного решения гидродинамической
задачи процесса соэкструзии
1.7 Выводы по главе и постановка задачи исследования.
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СОЭКСТРУЗИИ РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ
2.1 Постановка задачи теоретического исследования.
2.2 Основные допущения и граничные условия, принимаемые при моделировании стратифицированного течения в мультиплексных головках
2.3 Математическая модель трхмерного стратифицированного течения аномальновязких жидкостей в мультиплексных головках
2.3.1 Уравнения математической модели.
2.3.2 Преобразование исходной системы дифференциальных уравнений.
2.3.3 Решение задачи временной зависимости для деформирования границы раздела материалов
2.3.4 Определение энергетических характеристик стратифицированного течения полунеявным методом Эйлера .
2.4 Метод расчта трхмерного стратифицированного течения аномальновязкой жидкости в сложнопрофильном канале.
2.5 Анализ результатов численного исследования гидродинамики стратифицированного течения в модельных мультиплексных головках
2.5.1 Влияние геометрии питающих и дублирующих формующих каналов на гидродинамику стратифицированного течения
2.5.2 Влияние реологических характеристик материалов на гидродинамику стратифицированного течения.
2.5.3 Влияния режимных параметров на гидродинамику стратифицированного течения.
2.6 Обсуждение результатов расчета гидродинамических параметров в каналах протекторных мультиплексных головок промышленных агрегатов.
2.7 Результаты и выводы по главе
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДЕФОРМИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ РАЗДЕЛА МАТЕРИАЛОВ ПРИ СОЭКСТРУЗИИ РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ.
3.1 Формулировка задачи теоретического исследования
3.2 Анализ численных методов определения текущего положения поверхности раздела материалов
3.2.1 Эйлеровы методы.
3.2.2 Лагранжевы методы.
3.2.3 Смешанные методы
3.2.4 Выводы и рекомендации по использованию численных методов локализации граничной поверхности.
3.3 Исследование стабильности формы поверхности раздела.
3.3.1 Анализ воздействия геометрических характеристик дублирующего канала на деформирование граничной поверхности
3.3.2 Анализ воздействия реологических характеристик материалов
на деформирование граничной поверхности
3.3.3 Анализ воздействия режимных параметров на деформирование граничной поверхности.
3.4 Анализ результатов расчта деформационных параметров стратифицированного течения в мультиплексных головках.
3.5 Средства деформационного воздействия на потоки материалов при соэкструзии.
3.6 Результаты и выводы по главе
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СОЭКСТРУЗИИ РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ
4.1 Цели и задачи экспериментального исследования.
4.2 Определение реологических характеристик используемых резиновых смесей
4.2.1 Описание экспериментальной установки
4.2.2 Методика проведения экспериментального исследования
4.2.3 Обработка результатов эксперимента. Определение реологических характеристик резиновых смесей
4.3 Устройство и принцип действия установки для лабораторного эксперимента
4.3.1 Конструкция и принцип действия
4.3.2 Средства измерения и контроля.
4.4 Методика проведения лабораторного экспериментального исследования
4.5 Результаты лабораторных экспериментальных исследований стратифицированного течения резиновых смесей при соэкструзии
4.5.1 Экспериментальное исследование гидродинамических параметров
4.5.2 Экспериментальное исследование деформационных характеристик.
4.5.3 Оценка сходимости теоретических и экспериментальных
данных.
4.6 Устройство и принцип работы агрегата для проведения промышленного эксперимента
4.7 Результаты промышленных экспериментальных исследований стратифицированного течения резиновых смесей при соэкструзии
4.8 Результаты и выводы по главе
ГЛАВА
МЕТОДЫ РАСЧТА СТРАТИФИЦИРОВАННОГО ТЕЧЕНИЯ РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ
5.1 Цели и задачи разработки практических рекомендаций по использованию методов расчта процесса соэкструзии.
5.2 Критериальный выбор методов расчта стратифицированного
течения резиновых смесей.
5.3 Рекомендации и примечания по использованию методов расчта мультиплексных формующих головок.
5.4 Применение упрощнного метода к расчту соэкструзии основных профильных изделий автомобильных покрышек
5.5 Оптимизация процесса соэкструзии
5.5.1 Метод инженерного расчта оптимальных технологических параметров соэкструзии и конструктивных параметров мультиплексных червячных агрегатов.
5.5.2 Упрощенный алгоритм оптимизации процесса соэкструзии с использованием комбинированной схемы метода скользящего допуска и метода НелдераМида
5.6 Рекомендации по способам поддержания оптимальных режимных условий процесса соэкструзии
5.7 Результаты и выводы по главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ


Преимуществом таких машин также является высокое качество пластикации материала и создание большого давления истечения через профилирующий инструмент при небольшой глубине винтовой нарезки шнека. Это особенно важно при формовании изделий с помощью оформляющих головок, имеющих высокое сопротивление производство сложных профилей и листов большой ширины, наложение изоляции на провода, кабели и др. Основные типоразмеры, технические данные резиноперерабатывающих червячных машин и перспективы применения приведены в литературе 5, б, , , , , а конструкции шнеков в . Современные конструкции червяков достаточно сложны и, как правило, состоят из нескольких зон питания, пластикации, вакуумирования, дозирования, имеют различные типы нарезок, пли даже их комбинации , р. Нарезку может иметь и внутренняя поверхность цилиндров. С целью достижения наибольшей гомогенизации экструдируемого материала и равномерности температурного поля рядом передовых зарубежных фирм i США i Чехия i, , . Германия широко используются червячные экструдеры штифтового типа. Эти машины снабжены цилиндром, в котором радиально размещены штифты, способные перемещатьсяв направлении, перпендикулярном оси червяка и доходить до его сердечника рисунок 1. Штифты усиливают сцепление материала со стенками цилиндра, повышая при этом на производительность, но при этом также повышая на технологическую мощность машины. Возможность автономного вводавывода штифтов позволяет достичь оптимальных условий ведения шприцевания различных материалов на одном экструдере с одним и тем же шнеком , . Рисунок 1. Другой вариант реализации подобного решения применим лишь к червячным машинам с разъмным по длине корпусом. Между двумя половинами цилиндра вставлены пластины, улучшающие перемешивание за счт увеличения градиента среза рисунок 1. Наибольшее применение такие конструкции нашли в переработке высоковязких полимеров. Рисунок 1. В последнее время получают распространение двухчервячные или многочервячные экструдеры. Являясь более сложными и дорогостоящими по сравнению с одночервячными машинами, они обладают высокой смесительной способностью, высокой стабильностью производительности, слабо зависящей от свойств перерабатываемого материала . Существуют двухчервячные экструдеры с коаксиальным червяком рисунок 1. Рисунок 1. Существуют машины с осциллирующими шнеками, которые совершают помимо вращательного движения поступательное. Это также позволяет повысить эффективность экструзии. Примером таких конструкций может быть продукция фирмы Со. Швейцария . Недостатком описанных машин является сложность механизма настройки длины хода возвратнопоступательного движения . Также имеются данные по использованию экструзионных машин фирмы i Со. Великобритания с тремя шнеками, два из которых имеют малую длину и установлены в зоне загрузки под углом к основному шнеку находясь в зацеплении между собой. Данное решение направлено на увеличение степени пластикации материала и увеличение производительности. За последние годы в зарубежной промышленной практике вс чаще встречаются многочервячные планетарные экструдеры рисунок 1. При этом их шнеки могут вращаться как в одну сторону, так и навстречу друг другу, могут входить в зацепление друг с другом и быть не зацепляющимися. Машины с зацепляющимися червяками обладают также свойством самоочищения , однако их применение носит ограниченный характер. Рисунок 1. Новым направлением в области создания и расширения применения резиноперерабатывающих одночервячных машин является создание червячнодисковых машин, аналогичных экструдерам Вайсенберга, Вестовера, применяемых для переработки термопластов . В настоящее время для осуществления разнообразных экструзионных процессов производится как модификация практически узлов и деталей существующего оборудования шнеков, материальных цилиндров, загрузочных воронок, систем управления, профилирующего инструмента и т. В том числе совершенствуются и наиболее перспективные направления, как, например, агрегатирование одночервячных машин между собой и с другими видами оборудования.